韋布接棒哈勃人類最強空間望遠鏡發(fā)射成功

韋布接棒哈勃人類最強空間望遠鏡發(fā)射成功韋布接棒哈勃人類最強空間望遠鏡發(fā)射成功1太空變形記負責發(fā)射Webb太空望遠鏡的運載火箭為歐空局的Ariane-5火箭，一級芯級為一臺液氫/液氧發(fā)動機，捆綁兩個大推力固體火箭發(fā)動機助推器，其近地軌道運載能力達到21噸，稍低于中國長征五號運載火箭（近地軌道運載能力25噸）。Webb太空望遠鏡由直徑5.4米，長度17米的整流罩所包容。發(fā)射模擬從發(fā)射開始，Webb望遠鏡要經(jīng)過近30天的漫長旅程才會到達部署軌道。在這個過程中，Webb望遠鏡將會展開部署其太陽能板、通訊及數(shù)據(jù)傳輸天線、5層遮陽板、次鏡、輻射散熱板、主鏡等。整個部署過程將需要14天，每一步都要保證精準無誤。之后Webb望遠鏡就將飛向距離地球150萬公里的日地拉格朗日L2點。Webb的首次科學觀測預計將于2022年2月進行，觀測數(shù)據(jù)也將會在不久后傳回地球。讓我們一起期待，以前所未有的視角觀看我們頭頂上的這片星空！韋布接棒哈勃人類最強空間望遠鏡發(fā)射成功2宇宙起源根據(jù)宇宙大爆炸理論，我們目前所生活的宇宙是由約137億年前的一次大爆炸形成的。一開始，宇宙中的所有物質和能量都聚集在一起，形成一個質量極大、溫度極高、密度極大的“奇點”，之后發(fā)生了大爆炸（BigBang）。大爆炸之后物質向外分散，宇宙空間也在不斷膨脹，同時溫度也在下降。在溫度降低過程中，宇過核反應等形成宇宙中其他的元素，星系、恒星、行星乃至生命也在這個奇妙的過程中誕生。20世紀20年代，美國著名天文學家埃德溫·鮑威爾·哈勃（哈勃空間望遠鏡的名字為紀念他而命名）發(fā)現(xiàn)了“宇宙紅移現(xiàn)象”，即一些天體發(fā)出的光在向地球傳播過程中頻率會不斷降低、波長逐漸變紅光波長還長的紅外波段。距離地球越遠，即光的傳播距離越長，光的“紅移”就越多。20世紀60年代，阿爾諾·彭齊亞斯（德裔美國天文學家）和羅伯特·威爾遜（美國天文學家）發(fā)現(xiàn)齊亞斯和羅伯特·威爾遜也因此獲得1978年諾貝爾物理學獎。“宇宙紅移現(xiàn)象”和“宇宙微波背景輻射”有力支撐了關于宇宙起源的“大爆炸”學說。Webb望遠鏡將會探索宇宙大爆炸早期發(fā)出的光、星系的演化、恒星的形成以及生命起源。Webb望遠鏡的重要觀測目標是宇宙深處距離地球十分遙遠的一些“類星體”（Quasar）。類星體很遠，“紅移現(xiàn)象”十分明顯，這些天體發(fā)出的光到達地球時多數(shù)已經(jīng)成為了紅外光，并且光非常微Webb望遠鏡依靠對低度紅外光極高的靈敏度和優(yōu)異的角分辨率將會在太空中捕捉類星體發(fā)出的光芒并分析這些天體諸如質量、溫度、組成等方面的特性。在捕捉遙遠天體發(fā)出的微光時，Webb其實也在穿越時間。因為這些光很可能來自數(shù)十億年前甚至百億年前，里面隱藏著有關宇宙起源和演化的奧秘。Webb望遠鏡的任務便是盡可能地向人們揭示頭頂上的這片星空的歷史。因此，Webb望遠鏡是全球天文學家的共同期待，是全人類了解宇宙的有力助手。韋布接棒哈勃人類最強空間望遠鏡發(fā)射成功3太空望遠鏡1609年11月30日，伽利略第一次把望遠鏡對準天空中的月亮，他發(fā)現(xiàn)月球并非如亞里士多德想了第一幅月球表面地貌圖?，F(xiàn)在我們知道，伽利略看到的月球環(huán)形結構正是隕石撞擊形成的“環(huán)形山”。之后，伽利略又將望遠鏡對準了空中那些閃爍的星星，并由此發(fā)現(xiàn)了木星的4個較大的衛(wèi)星。伽利略發(fā)明的世界上第一臺天文望遠鏡從此，人類頭頂上的這片星空便開始“不一樣”了！人們開始用望遠鏡觀測天體，宇宙的神秘面紗偉大的工程以實現(xiàn)偉大目標。當年，伽利略所用的望遠鏡只有4.6cm，現(xiàn)在人類正在建造的最大的光學望遠鏡“天空之眼”主鏡直徑達到39米。但是，在地面觀測星空并不能完全看穿宇宙。這是因為地球稠密的大氣層對來自宇宙深處的微弱光信號形成了阻擋，并且地面人類活動產(chǎn)生的光也會對觀測造成影響。一開始，人們把天文望遠鏡布置在人跡罕至、海拔較高的地方，但這畢竟還是在地球上。于是，一個更大膽的想法產(chǎn)生了：把望遠鏡放到太空中！隨著上世紀五六十年代以來航天技術的發(fā)展，人類具備了把衛(wèi)星發(fā)射到太空中的能力，將望遠鏡放到太空中的想法得以實現(xiàn)。目前，人類已經(jīng)發(fā)射了數(shù)十臺各型天文望遠鏡，探索著廣袤宇宙的不同角落。如美國“大型軌道天文臺（1999年發(fā)射）、斯皮策空間望遠鏡（2003年發(fā)射）項目。其中最為人所熟知的便是美國的哈勃空間望遠鏡（HubbleSpaceTelescope，HST）。哈勃空間望遠鏡于1990年由“發(fā)現(xiàn)”號航天飛機攜帶進入繞地球的近地軌道，目前仍在服役。31年來，哈勃拍攝了上百萬張宇宙多個角度的圖像，向地球傳回了海量的科學數(shù)據(jù)。依靠哈勃的探測數(shù)據(jù)，人類產(chǎn)出了眾多科學成果，成功推動人類對宇宙的了解向前邁進了一大步。作為韋布的前任，“哈勃”也為“韋布”的繼任做好了準備。2023年以來，哈勃的一項任務便是在浩瀚的宇宙中為韋伯尋找潛在有價值的觀測天體。這樣，當韋伯發(fā)射部署后，便可以很快對目標天體進行更高精度的探測。實際上，哈勃并不會馬上退役，它將繼續(xù)進行宇宙觀測工作！韋布接棒哈勃人類最強空間望遠鏡發(fā)射成功4復雜的韋布之所以稱Webb望遠鏡為人類最強望遠鏡，正是在于其強大的探測能力。Webb望遠鏡整體質量約6.2噸，只有前任哈勃望遠鏡（11噸）的一半多，但是其功能卻比哈勃強大得多。其中一個主要原因是Webb望遠鏡擁有一面直徑6.5米的主鏡，是哈勃主鏡（直徑2.4米）的2倍多，面積是其5倍多。這是目前人類口徑最大的太空望遠鏡。因此，Webb望遠鏡能夠反射收集到來自深空的更加微弱的光信號，看到天體的更多細節(jié)。Webb望遠鏡的主鏡分成了18面六邊形的子鏡，左右各3面子鏡發(fā)射時折疊在兩側，發(fā)射入軌后才展開。這是因為目前沒有可以滿足6.5米直徑包絡的火箭整流罩（Ariane-5火箭整流罩直徑5.4米，高17米）。Webb望遠鏡的主鏡呈現(xiàn)金光閃閃的顏色，而那確實是一層純金！韋伯主鏡的襯底是金屬鈹Be，上面總共鍍有約48.25g的黃金，主要是為了提高反射紅外線的能力。鈹襯底厚度約為5cm，前反射面被高度拋光，表面粗糙度小于20nm（相當于人類頭發(fā)絲直徑的千分之一），后部被加工成比實心結構要輕的框架結構。選擇金屬鈹則是因為其極高的強度和較小的密度，具體來說，其強度是鋼的4倍，密度（1.85g/cm2）則比航天材料中常用的鋁（2.7g/cm2）和鈦（4.5g/cm2）還要輕，并且在Webb極低的運行溫度下不易發(fā)生形變。Webb望遠鏡外形上一大特點便是沒有鏡筒，巨大的主鏡和較小的次鏡之間只有幾個結構桿連反射到主鏡中央、科學儀器模塊前方的三鏡上。主鏡和次鏡都是反射鏡，而三鏡屬于透射鏡。集成科學儀器模塊(IntegratedScienceInstrumentsModule，ISIM)位于主鏡的后部，是Webb全部觀測儀器的組合體，其中包括：·近紅外相機NIRCam，將對目標天體直接成像，由亞利桑那大學提供?！そt外光譜儀NIR，將會分析目標天體的光譜組成，依此推測天體的組成成分、質量等物理特性，由歐空局ESA和NASA戈達德太空飛行中心提供?！ぶ屑t外儀器MIRI，分析中紅外信號，ESA和NASA噴氣推進實驗室JPL提供。·精導星傳感器FGS，提供高精度的指向信號，由加拿大航天局CSA提供。集成科學儀器模塊ISIM許多電子器件和精密儀器在低溫狀態(tài)下才能保持最佳的運行狀態(tài)，就像我們的電腦需要風扇輔助散熱一樣，Webb望遠鏡的科學儀器也需要有一個低溫環(huán)境來精準探測微弱光信號。為了維持科學儀器的低溫工作環(huán)境，工程師們?yōu)轫f伯安裝了由5層聚酰亞胺膜構成的遮光板（Sunshield），每層膜的厚度只有50微米，相當于人類頭發(fā)絲的直徑。在諾斯洛普·格魯曼公司廠房內安裝遮光板|NASA遮陽板將整個Webb望遠鏡分為溫度較高的向陽側和低溫的背陽側。遮陽板能夠阻擋來自太陽、地球和航天器平臺電子儀器的熱量傳至光學望遠鏡和科學儀器，保證Webb望遠鏡處于低溫狀態(tài)（-223℃）。航天器平臺內安裝有Webb望遠鏡運行所需的6大主要分系統(tǒng)，分別是：電源分系統(tǒng)、姿控分系統(tǒng)、通訊分系統(tǒng)、指令和數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)。整個Webb望遠鏡的電力來源將由航天器平臺一側的太陽能板提供。遮光板展開和一個網(wǎng)球場面積相當，因此像主鏡一樣，遮光板也需要在發(fā)射時折疊起來。負責開發(fā)遮光板的諾斯洛普·格魯曼公司為此開展了大量地面試驗工作，保證展開機構設計的可靠性。不同于軌道高度只有500公里的哈勃，Webb望遠鏡將部署在距離地球150萬公里的日地L2點（位于此處的航天器很容易維持軌道穩(wěn)定），如果出現(xiàn)問題，是不可能派宇航員前去維修的。哈勃服役期間，美國宇航員多次乘航天飛機對其進行維修保養(yǎng)。2011年